Сепаратор непрерывной продувки котла: принцип работы
Сепаратор непрерывной продувки (СНП) — это сосуд под давлением, в котором пароводяная смесь из котла разделяется на пар вторичного вскипания и концентрированную котловую воду. Принцип работы основан на резком снижении давления продувочной воды: часть её мгновенно вскипает, пар отводится в деаэратор, а оставшаяся вода сбрасывается через охладитель или барботёр. Так возвращается тепло продувки и сокращаются потери воды и тепла в котельной.
В каталоге: Все модели раздела «СНП», Сепаратор непрерывной продувки СП-0,15-0,3 с плоскими днищами, Сепаратор непрерывной продувки СП-0,28-0,45, Сепаратор непрерывной продувки СП-0,7–0,6
Содержание
Устройство и физика процесса
Продувочная вода поступает в корпус СНП под давлением котла. Ввод обычно выполняют тангенциальным, поэтому поток закручивается вдоль стенки: центробежная сила отбрасывает более плотную воду к периферии, а пар собирается ближе к оси. Дополнительно работает гравитационная сепарация, капли влаги оседают, пар поднимается в верхнюю часть аппарата. Внутри могут быть установлены жалюзийные или центробежные сепарационные устройства, которые задерживают капельный унос перед отводом пара.
Давление в сепараторе значительно ниже давления в барабане котла, поэтому часть перегретой относительно нового давления воды испаряется. Образовавшийся пар вторичного вскипания отводят в деаэратор, где его тепло используют для нагрева питательной воды. Оставшаяся вода с повышенным солесодержанием уходит из нижней части корпуса в теплообменник продувочной воды и далее в барботёр или дренаж.
Схема обвязки и состав узла
Типовая обвязка СНП включает следующие элементы, каждый из которых выполняет строго определённую функцию:
подвод пароводяной смеси от линии непрерывной продувки котла: подаёт продувочную воду под котловым давлением в корпус сепаратора;
отвод пара вторичного вскипания на деаэратор: транспортирует отделившийся пар для использования его тепла в деаэрационной установке;
отвод концентрированной воды через регулятор уровня в теплообменник продувочной воды: сбрасывает отсепарированную воду с повышенным солесодержанием, регулятор уровня при этом поддерживает заданный уровень жидкости в аппарате;
предохранительный клапан: защищает аппарат от превышения рабочего давления, настраивается на давление, указанное в паспорте сепаратора;
Регулятор уровня на линии отвода воды поддерживает заданный уровень в сепараторе. Предохранительный клапан настраивают на рабочее давление аппарата, указанное в паспорте. Запорная арматура не должна отсекать аппарат от предохранительного клапана и указателя уровня.
Подбор и расчёт
Основные параметры выбора: расход пароводяной смеси, рабочее давление и производительность по пару. Расход смеси определяют по величине непрерывной продувки котла, производительность по пару: по доле вскипания при снижении давления от котлового до давления в сепараторе. Эти данные берут из теплового расчёта котельной и паспорта котла.
Расчёт доли вскипания выполняют по тепловому балансу. Энтальпия продувочной воды при давлении в барабане котла равна энтальпии кипящей воды при этом давлении. После дросселирования до давления в сепараторе часть воды испаряется, а оставшаяся вода и пар находятся в равновесии при давлении сепаратора. Доля пара x определяется из уравнения: hк = x·hп + (1−x)·hв, где
- hк — энтальпия продувочной воды при давлении котла;
- hп — энтальпия сухого насыщенного пара при давлении в сепараторе;
- hв — энтальпия кипящей воды при давлении в сепараторе.
Отсюда x = (hк − hв)/(hп − hв). Производительность по пару равна произведению расхода продувочной воды на x. Значения энтальпий берут из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара.
Порядок расчёта разворачивают последовательно:
По паспорту котла определяют давление в барабане Pк (МПа) и величину непрерывной продувки в процентах от паропроизводительности. Расход продувочной воды Gпр (т/ч) равен произведению паропроизводительности на процент продувки, делённый на сто.
По термодинамическим таблицам для давления Pк находят энтальпию кипящей воды hк (кДж/кг), которая и будет энтальпией продувочной воды на входе в сепаратор.
Принимают рабочее давление в сепараторе Pс согласно паспорту выбранной модели либо по расчётному давлению деаэратора, так как пар вторичного вскипания отводится именно туда. По таблицам для давления Pс определяют энтальпию сухого насыщенного пара hп (кДж/кг) и энтальпию кипящей воды hв (кДж/кг).
Вычисляют долю пара вторичного вскипания x: из уравнения теплового баланса x = (hк − hв) / (hп − hв). Величина x всегда меньше единицы и показывает, какая массовая доля продувочной воды превратилась в пар.
Определяют производительность по пару: Gп = Gпр · x (т/ч).
Определяют расход отсепарированной воды: Gв = Gпр − Gп (т/ч).
Сравнивают полученные Gпр и Gп с паспортными значениями расхода пароводяной смеси и производительности по пару выбранного типоразмера. Если расчётные величины превышают паспортные, принимают следующий типоразмер или уточняют подбор по опросному листу.
Типичные ошибки при подборе:
выбор аппарата без учёта фактического давления продувки, при завышенном давлении возможен выброс воды с паром, при заниженном, неполное использование тепла вскипания;
игнорирование запаса по производительности при пиковых режимах продувки.
Если требуемые параметры не совпадают с табличными значениями, подбор уточняют по опросному листу.
Типоразмеры сепараторов СНП
| Модель | Вместимость | Ду | Расход пароводяной смеси | Производительность по пару | Рабочее давление | Масса |
|---|---|---|---|---|---|---|
| СП-0,15-0,3 с плоскими днищами | 0,15 м³ | 300 | 7 т/ч | 1 т/ч | 0,06 МПа | 242 кг |
| СП-0,28-0,45 | 0,28 м³ | 450 | 3,5 т/ч | 0,7 т/ч | 0,7 МПа | 470 кг |
| СП-0,7–0,6 | 0,7 м³ | 600 | 13,75 т/ч | 2,75 т/ч | 0,7 МПа | 750 кг |
| СП-1,4–0,8 | 1,4 м³ | 800 | 26,3 т/ч | 5,26 т/ч | 0,7 МПа | 1100 кг |
| СП-1,5–0,8 | 1,5 м³ | 800 | 15,75 т/ч | 3,75 т/ч | 0,78 МПа | 1200 кг |
| СП-5,5–1,4 | 5,5 м³ | 1400 | по паспорту | по паспорту | 0,15 МПа | 1870 кг |
Монтаж и контроль
При монтаже проверяют направление потоков: пароводяная смесь подаётся в боковой патрубок, пар отводится из верхнего, вода, из нижнего. Присоединительные размеры должны соответствовать Ду аппарата. После монтажа проводят гидравлические испытания пробным давлением из паспорта изделия. Проверяют герметичность соединений, работу предохранительного клапана и указателя уровня.
На чертеже и в паспорте необходимо проверить:
соответствие Ду патрубков и присоединительных размеров: номинальный диаметр подводящих и отводящих линий должен совпадать с проектным, иначе возникнут непроектные гидравлические сопротивления;
направление тангенциального ввода: вводной патрубок должен быть направлен по касательной к внутренней стенке корпуса для создания центробежного эффекта;
наличие внутренних сепарационных устройств: жалюзийных или центробежных, их целостность и соответствие чертежу;
рабочее и пробное давление: значения в паспорте должны быть не ниже проектных;
допустимую температуру стенки: должна превышать температуру насыщения при рабочем давлении с запасом;
материал корпуса и внутренних устройств: указывается в паспорте и должен соответствовать среде (вода с повышенным солесодержанием, пар);
массу и габариты: необходимы для проектирования фундаментов и грузоподъёмных операций.
Эксплуатация
В процессе работы контролируют давление в аппарате и уровень воды. При снижении качества сепарации или производительности проводят ревизию внутренних устройств. Периодичность обслуживания устанавливает регламент котельной. Если требуемые параметры отсутствуют в таблице типоразмеров, подбор ведётся по опросному листу.
Типовые неисправности и их признаки:
повышенный унос влаги с паром, признак: капельная влага в паропроводе на деаэратор, гидроудары. Возможные причины: засорение или механическое повреждение жалюзийных либо центробежных сепарационных устройств, слишком высокий уровень воды в аппарате из-за неправильной настройки регулятора уровня, превышение расчётной нагрузки по расходу пароводяной смеси;
рост давления выше рабочего, признак: срабатывание предохранительного клапана, показания манометра выше паспортного значения. Возможные причины: неисправность предохранительного клапана (заедание, неправильная настройка), засорение отвода пара вторичного вскипания, неправильная работа регулятора уровня, приводящая к перекрытию парового объёма;
снижение производительности по пару, признак: уменьшение расхода пара в деаэратор при неизменной продувке котла. Возможные причины: засорение ввода пароводяной смеси, интенсивные отложения на внутренних поверхностях корпуса и сепарационных устройств, пропуск регулятора уровня, при котором концентрированная вода уходит с паром;
гидроудары в трубопроводах, признак: характерные стуки в паропроводе или трубопроводе отсепарированной воды. Возможные причины: резкие изменения нагрузки по продувке, скопление конденсата в паропроводе из-за недостаточного дренажа или отсутствия уклонов, неправильная организация отвода конденсата из нижней части паропровода;
коррозия и эрозия корпуса и внутренних устройств, признак: утонение стенки при замерах, сквозные повреждения, продукты коррозии в отсепарированной воде. Возможные причины: несоответствие материала аппарата условиям эксплуатации (повышенное солесодержание продувочной воды, присутствие агрессивных газов), высокое содержание растворённого кислорода в продувочной воде при нарушении водно-химического режима котла, эрозионный износ в зоне тангенциального ввода и на кромках сепарационных устройств.
Паспортные ориентиры
| Исполнение или узел | Паспортное значение |
|---|---|
| Сепаратор непрерывной продувки СП-0,15-0,3 с плоскими днищами | Вместимость: 0,15 м³ |
| Сепаратор непрерывной продувки СП-0,28-0,45 | Вместимость: 0,28 м³ |
| Сепаратор непрерывной продувки СП-0,7–0,6 | Вместимость: 0,7 м³ |
Оборудование и связанные разделы
Все модели раздела «СНП» · Сепаратор непрерывной продувки СП-0,15-0,3 с плоскими днищами · Сепаратор непрерывной продувки СП-0,28-0,45 · Сепаратор непрерывной продувки СП-0,7–0,6
Вопросы и ответы
Что такое сепаратор непрерывной продувки и для чего он нужен?
Это сосуд под давлением, который разделяет пароводяную смесь от непрерывной продувки котла на пар вторичного вскипания и концентрированную котловую воду. Пар отводится в деаэратор, вода: в теплообменник продувочной воды и далее в барботёр или дренаж. Это сокращает потери тепла и воды.
Чем отличается сепаратор от расширителя непрерывной продувки?
Это разные названия одного и того же устройства. Оба термина обозначают аппарат для разделения пароводяной смеси на пар и воду.
Как выбрать сепаратор непрерывной продувки котла?
Подбор ведётся по расходу пароводяной смеси, рабочему давлению и производительности по пару. Эти параметры определяют по тепловому расчёту котельной и паспорту котла. Если табличные значения не подходят, параметры уточняют по опросному листу.
Какие ошибки чаще всего допускают при подборе?
Основные ошибки: выбор аппарата без учёта фактического давления продувки, подмена расхода пароводяной смеси производительностью по пару и отсутствие запаса по производительности при пиковых режимах. Это приводит к выбросу воды с паром или неполному использованию тепла вскипания.